大功率永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)驅(qū)動技術(shù)研究.pdf

1、近年來，在國家政策和能源危機(jī)的激勵下，大功率風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的越來越快。其中，大功率永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)因無齒輪箱、可靠性高、電網(wǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而成為主流機(jī)型。然而，大功率永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)側(cè)變流器的控制技術(shù)，即永磁同步發(fā)電機(jī)的驅(qū)動控制技術(shù)，還存在諸多的問題，如無速度傳感器控制、高性能轉(zhuǎn)矩控制、低開關(guān)頻率模型預(yù)測控制和點(diǎn)動與電動控制等。針對這些問題，本文開展了一系列的研究，并取得了一些創(chuàng)新性成果。
　　首先，本文系統(tǒng)總結(jié)了永

2、磁同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并得到了一種基于有效反電動勢的簡化模型?；谠撃Ｐ捅疚南到y(tǒng)研究了永磁同步發(fā)電機(jī)的中高速無速度傳感器控制技術(shù)，并提出了一種可提高轉(zhuǎn)子位置角估計(jì)精度的全階滑模觀測器和全階狀態(tài)滑模觀測器法，并與傳統(tǒng)的二階滑模觀測器法進(jìn)行了詳細(xì)的對比研究。
　　其次，針對永磁同步發(fā)電機(jī)的高性能轉(zhuǎn)矩控制問題，本文提出了一種基于全階滑模觀測器的永磁同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制方法。該方法采用全階滑模觀測器實(shí)現(xiàn)定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測，不僅克服了發(fā)

3、電機(jī)電感等參數(shù)非線性變化的影響，而且可以在無速度傳感器控制模式下實(shí)現(xiàn)高精度的轉(zhuǎn)矩觀測，從而大大提高了轉(zhuǎn)矩控制性能。
　　第三，考慮到隨著大功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)開關(guān)頻率的不斷降低，基于矢量控制的永磁同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制性能不斷惡化，本文提出了一種改進(jìn)的永磁同步發(fā)電機(jī)模型預(yù)測直接轉(zhuǎn)矩控制算法，以實(shí)現(xiàn)低開關(guān)頻率下的高性能轉(zhuǎn)矩控制。首先，該方法通過在靜止坐標(biāo)系上進(jìn)行轉(zhuǎn)矩預(yù)測控制，有效簡化了轉(zhuǎn)矩預(yù)測算法并提高了轉(zhuǎn)矩預(yù)測精度。其次，該方法通過借助

4、虛擬轉(zhuǎn)矩的概念消除了權(quán)重因子的影響，從而進(jìn)一步簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程，提高了轉(zhuǎn)矩控制性能。
　　第四，考慮到在大功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，較大的共模電壓會引起較大的發(fā)電機(jī)軸電流，進(jìn)而會損壞發(fā)電機(jī)軸承并降低發(fā)電機(jī)的使用壽命等問題，本文提出了一種可降低開關(guān)頻率的永磁同步發(fā)電機(jī)模型預(yù)測共模電壓抑制方法。與現(xiàn)有的模型預(yù)測共模電壓抑制方法相比，該方法實(shí)現(xiàn)簡單、開關(guān)頻率低，因此更適用于大功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
　　第五，針對永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在停機(jī)